Viking-ohjelma oli NASA:n laaja tutkimusoperaatio, joka lähetti kaksi erillistä mutta samanlaista avaruuslaitteistoa Mars-planeetalle. Avaruusalukset olivat nimeltään Viking 1 ja Viking 2; kumpikin koostui avaruusalusta, joka toimi kiertoradalta käsin, ja laskeutumisaluksesta, joka teki pehmeän laskun Marsin pinnalle. Kiertoradat ottivat kuvia Marsista kiertoradaltaan ja välittivät mittaus- ja kuva-aineiston takaisin Maahan, kun laskeutumisalukset tutkivat pinnan olosuhteita ja keräsivät paikallista tieteellistä dataa.

Suunnittelu, laukaisu ja aikajana

Molemmat Viking-avaruusalukset laukaistiin vuonna 1975: Viking 1 lähetettiin elokuussa 1975 ja Viking 2 syyskuussa 1975. Ne saapuivat Marsiin seuraavana vuonna; Viking 1 Orbiter saapui kesäkuussa 1976 ja Viking 1 Lander laskeutui 20. heinäkuuta 1976. Viking 2 Orbiter saapui elokuussa 1976 ja Viking 2 Lander laskeutui 3. syyskuuta 1976. Tutkijat valitsivat laskeutumispaikat molemmille laskeutumisaluksille niiden kiertoradan ottamien kuvien perusteella.

Alustojen rakenne ja järjestelmät

Kukin Viking-lennokki koostui kahdesta pääosasta: kiertoradalta ja laskeutumisalukselta. Kiertorata toimi viestireleenä ja kaukokartoituslaitteena; se kantoi korkearesoluutioisia kameroita ja spektrometreja, joilla kartoitettiin pinnan muotoja, topografiaa, pölyä ja ilmakehän koostumusta. Laskeutumisalukset olivat varustettuja monipuolisilla kenttäinstrumenteilla: kameroilla, meteorologia-antureilla, näyteotteella ja analyysilaitteilla sekä biologisella kokeilupaketilla. Molemmat laskeutumisalukset saivat sähköä radioisotooppilämmönmuuntajista (RTG), mikä mahdollisti pitkäkestoisen toiminnan Marsin kaltaisessa ympäristössä.

Tieteelliset instrumentit (esimerkkejä)

  • Kiertoradan laitteet: korkearesoluutioiset kamerat, spektrometrit, maanpinnan kartoituslaitteet ja ilmakehän mittarit.
  • Laskeutumisalusten laitteet: pinnankuvaukseen tarkoitetut kamerat, meteorologiset anturit, näytteenotto- ja laboratorioanalyysilaitteet (mm. kaasuchromatografia-massaspektrometri, GC-MS) sekä biologiset kokeet, joiden avulla etsittiin elämän merkkejä.
  • Biologiset kokeet: mukana oli kolme pääkoetta, joita kutsutaan usein nimillä Gas Exchange (GEx), Labeled Release (LR) ja Pyrolytic Release (PR). Näiden tarkoituksena oli testata Marsin maaperän kykyä osoittaa biologista aktiivisuutta.

Tulokset ja tieteellinen merkitys

Viking-ohjelma tuotti valtavan määrän uutta tietoa Marsista. Se tarjosi ensimmäiset yksityiskohtaiset, moniväriset ja stereokuvat planeetan pinnasta sekä ensimmäiset pitkän ajan ilmakehän mittaukset. Tärkeitä löydöksiä:

  • Pintaa peittää kivinen, hienojakoinen regoliitti ja paikoin näkyy selkeitä eroosiomuotoja sekä kuivuneita jokiuomia ja massiivisia poimautuneita kanjoni- ja kanava-alueita, mikä viittaa menneisyyden vesitoimintaan.
  • Ilmakehä on hyvin ohut ja koostuu pääosin hiilidioksidista (CO2); päivittäisiä ja kausittaisia lämpötilan sekä ilmanpaineen vaihteluita mitattiin.
  • Havaittiin pölymyrskyjä, vesihöyryn ja otsonin paikallista esiintymistä sekä merkkejä jäästä tai pysyvästä pakasesta tietyillä alueilla.
  • GC-MS-analyysit eivät löytäneet selviä orgaanisia molekyylejä mitattavissa määrin, mikä vaikutti tulkintaan biologisista kokeista saatavista tuloksista.

Biologiset kokeet ja niiden tulkinta

Vikingin biologiset kokeet tuottivat osittain ristiriitaisia tuloksia. Eräs koe, Labeled Release, antoi tuloksia, joita jotkut tutkijat tulkitsivat elämän merkiksi, mutta muut kokeet ja etenkin GC-MS eivät vahvistaneet orgaanisten yhdisteiden olemassaoloa. Nykyinen tieteellinen konsensus on, että Vikingin tulokset ovat todennäköisesti selitettävissä abioottisilla kemiallisilla prosesseilla, esimerkiksi voimakkaalla happamuudella tai hapettavalla maaperällä, mutta tulokset jätettiin avoimeksi ja keskustelua on jatkettu edelleen myöhemmillä tutkimuksilla.

Toiminta-aika ja perintö

Kaikki avaruusalukset, sekä molemmat kiertoradat että molemmat laskeutumisalukset, toimivat yleensä kauemmin kuin alun perin suunniteltiin. Lopulta laitteet kuitenkin lakkasivat toimimasta: Viking 2 Orbiter lopetti toimintansa vuonna 1978, Viking 1 Orbiter ja Viking 2 Lander vuonna 1980 ja Viking 1 Lander vuonna 1982. Ohjelma oli kallis ja teknisesti vaativa — sen kustannukseksi ilmoitettiin noin miljardi Yhdysvaltain dollaria 1970-luvun hinnoin — mutta se oli tieteen kannalta erittäin menestyksekäs. Suuri osa Marsia koskevasta tiedosta aina 1990-luvun loppuun asti perustui Viking-aineistoon, ja ohjelma loi perustan myöhemmille Mars-lennoille ja tutkimuksille.

Viking-ohjelman perintö näkyy selvästi: sen valokuvat, mittaustulokset ja kokeet muovasivat käsitystämme Marsista, auttoivat valitsemaan myöhempien luotainten laskeutumispaikat ja antoivat arvokasta kokemusta pintatutkimuslaitteiden ja kaukokartoituksen suunnittelusta tulevia tehtäviä varten.